Астрономы и аквариумные рыбки создают нейроинтерфейсы будущего

Китайские ученые совершили прорыв в разработке интерфейсов мозг-компьютер , обратившись к весьма неожиданным источникам вдохновения – астрономии и рыбкам данио-рерио.

Технология непрерывно отслеживает активность всей нейронной сети мозга рыбки и генерирует сигналы обратной связи. При этом задержка составляет менее 70,5 миллисекунд, а система способна обрабатывать огромные потоки данных объемом до 500 мегабайт в секунду. По заявлению Китайской академии наук, такой прогресс может привести к созданию более совершенных оптических интерфейсов в будущем.

Что же общего между астрономией и нейробиологией? Ученые обнаружили удивительную параллель: человеческий мозг с его 100 миллиардами нейронов по сложности своей структуры сопоставим с необъятной Вселенной, насчитывающей около 200 миллиардов галактик. Нейроны образуют взаимосвязанные сети, подобно тому, как галактики формируют обширные скопления.

Основываясь на этом сходстве, исследователи предположили , что некоторые инструменты астрономов для изучения космоса могут быть применены и для картирования нейронной активности. Ведь высшие функции нашего мозга, такие как восприятие, обучение, память и эмоции, требуют скоординированной работы различных его участков.

Хотя на теоретическом уровне идея кажется простой, ее реализация сопряжена с колоссальными трудностями, характерными для обеих областей исследования. К примеру, астрономы регулярно сталкиваются с проблемами при анализе кратковременных событий вроде быстрых радиовсплесков и других явлений, длящихся всего лишь доли секунды. Чтобы ускорить обработку огромных массивов астрономических данных, ученым приходится задействовать методы машинного обучения и использовать мощные графические процессоры.

Однако именно это послужило основой для нового метода обработки нейронных сигналов у рыбок данио-рерио в режиме реального времени. Система анализирует импульсы от оптических сенсоров и передает их на компьютер для дальнейшего анализа. Она высокоэффективна и способна декодировать даже сложные сигналы, генерируя ответы, которые позволяют мозгу функционировать как световой переключатель для управления внешними устройствами.